Podstawy obróbki tłoczenia i pojęcie prawa plastyczności blach

Szacowany czas czytania: 15 minuty

W naszym codziennym życiu często napotykamy różne części, jak pokazano na rysunku 1-1, które są ściśle związane z naszym życiem.

Jakie metody przetwarzania są stosowane do produkcji powyższych części, jakie materiały są używane do ich produkcji, jakie narzędzia lub formy są potrzebne do wytworzenia tych części i jakie materiały są używane do produkcji tych narzędzi lub form. Tego musimy się nauczyć na tym kursie.

Pojęcie cechowanie i stemplowanie

Tłoczenie to jedna z zaawansowanych i wydajnych metod przetwarzania w nowoczesnym przemyśle maszynowym. Wykorzystuje formę zainstalowaną na prasie do przykładania siły do materiału w temperaturze pokojowej, powodując jego oddzielenie lub plastyczną deformację, tak aby uzyskać jedną część wymaganych części. Rodzaj metody obróbki ciśnieniowej. Obróbka tłoczenia jest główną formą obróbki skrawaniem. Ponieważ tłoczenie odbywa się zwykle w temperaturze pokojowej, często nazywa się je tłoczeniem na zimno. A ponieważ materiał do jego przetwarzania to głównie materiał arkuszowy, nazywa się go również obróbką materiału arkuszowego. Tłoczenie może nie tylko przetwarzać materiały metalowe, ale także materiały niemetalowe.

W cechowanie przetwarzanie, część specjalnego wyposażenia procesowego do przetwarzania materiałów na części do tłoczenia (lub półprodukty) nazywana jest tłocznikiem lub tłocznikiem na zimno. Wykrojniki są niezastąpione w realizacji procesu tłoczenia. Bez stempli, które spełniają wymagania, obróbka stemplowania nie może być przeprowadzona; bez zaawansowanych tłoczników nie można osiągnąć zaawansowanych procesów tłoczenia. Projektowanie matryc jest kluczem do procesu tłoczenia na zimno. Część tłoczona często wymaga kilku zestawów matryc do przetworzenia na kształt. W produkcji części do tłoczenia, rozsądna technologia formowania tłoczenia, zaawansowane formy i wydajny sprzęt do tłoczenia są niezbędnymi trzema elementami, jak pokazano na rysunku 1-2.

Cechy przetwarzania stemplowania

W porównaniu z innymi metodami przetwarzania (takimi jak obróbka skrawaniem), tłoczenie ma następujące cechy.

• Możliwe jest uzyskanie części o skomplikowanych kształtach, których inne metody obróbki nie mogą lub są trudne do przetworzenia, takie jak osłony samochodowe, drzwi itp.

• Ponieważ dokładność wymiarowa jest gwarantowana głównie przez formę, obrabiane części mają stabilną jakość, dobrą konsystencję i mają cechy „tożsamości”.

• Cechowanie przetwarzanie to rodzaj obróbki bez cięcia. Niektóre części są tłoczone bezpośrednio bez ponownego przetwarzania, a wskaźnik wykorzystania materiału jest wysoki.
• Odkształcenie plastyczne materiałów metalowych można wykorzystać do poprawy wytrzymałości i sztywności przedmiotu obrabianego.
• Wysoka wydajność, łatwa do zrealizowania automatyzacja.
• Forma ma długą żywotność i stosunkowo niski koszt produkcji.
• Proces tłoczenia jest łatwy w obsłudze, ale wiąże się z pewnym stopniem zagrożenia, dlatego podczas produkcji należy zwrócić uwagę na bezpieczeństwo.

Zastosowanie przetwarzania stemplowania

Ze względu na wiele zalet obróbki stemplowania, zastosowanie obróbki stemplowania jest bardzo szerokie. Zajmuje bardzo ważną pozycję w produkcji samochodów, ciągników, silników, urządzeń elektrycznych, zabawek do przyrządów i artykułów codziennego użytku. Wiele części wytwarzanych w przeszłości metodą odlewania, kucia i cięcia jest obecnie zastępowanych częściami tłoczonymi o dobrej sztywności i niewielkiej wadze.

Według statystyk z ostatnich lat, w produkcji elektromechaniki i oprzyrządowania części od 60% do 70% są uzupełniane technologią tłoczenia. Około 60% ~ 70% części w produkcji samochodów jest wytwarzanych w procesie tłoczenia, a praca związana z produkcją tłoczenia to 25% ~ 30% z pracy całego przemysłu samochodowego. W produktach elektronicznych udział części do tłoczenia jest również dość duży. Produkty metalowe używane w codziennym życiu ludzi, takie jak garnki aluminiowe, zastawa stołowa ze stali nierdzewnej itp., stanowią większą część części tłoczonych. Dlatego technologia tłoczenia jest szeroko stosowana, a nauka, badania i rozwój technologii tłoczenia mają ogromne znaczenie dla rozwoju gospodarki narodowej mojego kraju i przyspieszenia nowoczesnego budownictwa przemysłowego.

Rozwój technologii tłoczenia ma ogromne znaczenie dla rozwoju gospodarki narodowej mojego kraju i przyspieszenia nowoczesnego budownictwa przemysłowego.

Podstawowy proces stemplowania

Ze względu na różne kształty, rozmiary i precyzję elementów tłoczonych, rodzaje procesów stosowanych w tłoczeniu są różne. Ze względu na charakterystykę deformacji można go podzielić na dwie następujące kategorie.

• Proces separacji. Proces rozdzielania materiału arkuszowego wzdłuż określonej linii konturowej w celu uzyskania części tłocznej (powszechnie znanej jako część wykrawająca) o określonym kształcie, rozmiarze i jakości przekroju. Proces separacji obejmuje głównie wykrawanie, wykrawanie, przycinanie i inne procesy.
• Proces formowania. Proces wytwarzania materiału odkształca się plastycznie bez łamania w celu uzyskania wytłoczonej części o określonym kształcie, rozmiarze i dokładności. Proces formowania obejmuje głównie gięcie, głębokie tłoczenie, flagowanie, wybrzuszanie, splatanie itp.

Ponadto, w celu poprawy wydajności pracy, dwa lub więcej podstawowych procesów często łączy się w jeden proces, taki jak wykrawanie i rozciąganie, cięcie i gięcie, wykrawanie i wyginanie itp., które nazywane są procesami kompozytowymi. W rzeczywistej produkcji większość części produkowanych partiami jest wykonywana w procesach kompozytowych.

Odkształcenie plastyczne blachy i jej podstawowe prawa

ten cechowanie Proces formowania części tłoczonych jest zasadniczo procesem odkształcania plastycznego blachy. Jeśli chodzi o podstawową teorię odkształceń plastycznych, w pracach dotyczących mechaniki obróbki plastycznej przedstawiono szczegółowe i usystematyzowane wykłady, przy czym podajemy tylko krótki opis odpowiedniej teorii.

Podstawowa koncepcja odkształcenia plastycznego metalu

• Plastyczność

Plastyczność to zdolność metalu do stabilnego ulegania trwałemu odkształceniu bez uszkodzenia jego integralności pod działaniem siły zewnętrznej. Odzwierciedla odkształcalność metalu i jest ważną właściwością obróbkową metalu. Wielkość plastyczności można ocenić za pomocą wskaźnika plastyczności. Na przykład wskaźnik plastyczności w próbie rozciągania może być wyrażony przez wydłużenie δ i zmniejszenie powierzchni ψ. Plastyczność metalu nie jest stała, mają na nią wpływ takie czynniki, jak struktura metalu, temperatura deformacji, prędkość deformacji i rozmiar przedmiotu obrabianego.

• Odkształcenia plastyczne

Obiekt odkształca się pod wpływem siły zewnętrznej. Po usunięciu siły zewnętrznej obiekt może powrócić do swojego pierwotnego kształtu i rozmiaru. Taka deformacja nazywana jest deformacją plastyczną.

• Odporność na odkształcenia

Odporność na odkształcenia odnosi się do zdolności metalu do przeciwstawiania się zmianom kształtu i odkształceniom szczątkowym. Odporność na odkształcenia odzwierciedla trudność odkształcenia plastycznego materiału. Ogólnie rzecz biorąc, dobra plastyczność i niska odporność na odkształcenia są korzystne dla odkształceń tłoczenia, ale nie można powiedzieć, że pewien materiał ma dobrą plastyczność, a odporność na odkształcenia musi być niższa. Gdy materiał jest wytłaczany na zimno, wykazuje dobrą plastyczność pod działaniem trójstronnego naprężenia ściskającego, ale siła wytłaczania na zimno jest również bardzo duża.

• Stres

Pod działaniem siły zewnętrznej siła oddziaływania między różnymi cząstkami w obiekcie nazywana jest siłą wewnętrzną. Siła wewnętrzna na jednostkę powierzchni nazywana jest naprężeniem. Występują normalne naprężenia i naprężenia ścinające. Naprężenie normalne wyraża się przez σ, a naprężenie ścinające wyraża się przez τ. Jednostką naprężenia jest na ogół MPa.

• Napięcie

Kiedy obiekt zostanie poddany siłom zewnętrznym i wewnętrznym, ulegnie deformacji. Wielkość fizyczna, która reprezentuje wielkość odkształcenia obiektu, nazywana jest odkształceniem. Podobnie jak naprężenie, odkształcenie ma również normalne odkształcenie i odkształcenie ścinające. Odkształcenie normalne jest reprezentowane przez ε, a odkształcenie ścinające jest reprezentowane przez γ.

• Stan naprężenia

Siła każdego punktu w materiale jest zwykle nazywana stanem naprężenia punktu. Stan naprężenia punktu jest reprezentowany przez naprężenie na każdej powierzchni prostopadłej do siebie na korpusie jednostki wziętym w punkcie, jak pokazano na rysunku 1-3(a). Ogólnie siły te można rozłożyć na 9 składowych naprężeń wzdłuż kierunku współrzędnych, w tym 3 naprężenia normalne i 6 naprężeń ścinających, jak pokazano na rysunku 1-3(b).

• Główny stres

Dla każdego rodzaju stanu naprężenia zawsze istnieje taki zestaw układów współrzędnych, że na każdej powierzchni korpusu jednostki pojawia się tylko naprężenie normalne i nie ma naprężenia ścinającego, jak pokazano na rysunku 1-3(c). Te trzy normalne naprężenia nazywane są naprężeniami głównymi i są reprezentowane odpowiednio przez σ1, σ2 i σ3. Kiedy naprężenie σ1>0 nazywamy naprężeniem rozciągającym, kiedy naprężenie σ1<0 nazywamy naprężeniem ściskającym.

Eksperymenty wykazały, że stan naprężenia ma duży wpływ na plastyczność metali. Im większa liczba naprężeń ściskających, tym większa wartość, tym lepsza plastyczność metalu; im większa liczba naprężeń rozciągających, tym większa wartość, tym gorsza plastyczność metalu.

• Odkształcenie główne i wykres odkształcenia głównego.

Naprężeniu w zdeformowanym korpusie musi towarzyszyć odkształcenie, a stan odkształcenia punktu jest również reprezentowany przez korpus elementu. Podobnie do stanu naprężenia, wykres stanu odkształcenia może być również użyty do wskazania stanu odkształcenia punktu. Zestaw układów współrzędnych można znaleźć tak, że tylko główne składowe odkształcenia ε1, ε2, ε3 i żadne składowe odkształcenia ścinającego pojawiają się na każdej powierzchni korpusu jednostki, jak pokazano na rysunku 1-4 (a). Stan odkształcenia ma tylko podstawowe odkształcenie główne. Istnieją tylko trzy możliwe stany odkształcenia, jak pokazano na rysunku 14(b).

Stan odkształcenia ma duży wpływ na plastyczność metalu. Z praktyki wiadomo, że stopień odkształcenia uzyskany przy jednokierunkowym ściskaniu jest znacznie większy niż przy jednokierunkowym rozciąganiu, a wyciskanie w stanie trójkierunkowego naprężenia ściskającego może wykazywać większą plastyczność niż ciągnienie przy dwukierunkowym ściskaniu i jednokierunkowym ściskaniu. -sposób rozciągania. W stanie naprężenia liczba naprężeń ściskających jest duża, naprężenie ściskające jest duże, plastyczność jest dobra; przeciwnie, liczba naprężeń ściskających jest niewielka, naprężenie ściskające jest małe, a nawet występuje naprężenie rozciągające, a plastyczność jest słaba. Wynika to z faktu, że pęknięcia i defekty materiału są łatwe do odsłonięcia i rozwinięcia w kierunku odkształcenia rozciągającego, ale nie jest łatwe do odsłonięcia i rozwinięcia w kierunku odkształcenia ściskającego.

Krzywa naprężenie-odkształcenie

Rysunek 1-5 przedstawia krzywą naprężenie-odkształcenie stali niskowęglowej w próbie rozciągania. Na rysunku widać, że materiał zaczyna odkształcać się plastycznie, gdy naprężenie osiąga początkową granicę plastyczności σ0. W tym czasie może wystąpić duże odkształcenie, gdy naprężenie nie zostanie zwiększone, a na figurze pojawi się platforma. Zjawisko to nazywamy plonowaniem. Po okresie ustępowania plateau naprężenie zaczyna rosnąć wraz ze wzrostem odkształcenia (co pokazuje krzywa cGb). Jeśli nie jest obciążony w środku odkształcenia (G na rysunku), naprężenie i odkształcenie powrócą wzdłuż linii prostej GH, aby przywrócić odkształcenie sprężyste (HJ) i zachować jego odkształcenie plastyczne (OH). Jeśli próbka zostanie ponownie obciążona, krzywa zacznie się od H i będzie rosła wzdłuż linii prostej HG dla odkształcenia sprężystego, aż punkt G nie zacznie ustępować, a kolejne naprężenia i odkształcenia będą nadal zmieniać się zgodnie z krzywą Gb. Można zauważyć, że naprężenie w punkcie G jest granicą plastyczności, gdy próbka jest ponownie obciążana. Jeśli powtórzysz powyższy proces odciążania i obciążania, zauważysz, że granica plastyczności podczas ponownego obciążania stale rośnie wzdłuż krzywej Gb ze względu na sukcesywny wzrost odkształcenia, co wskazuje na stopniowe twardnienie materiału. Utwardzanie materiału przez zgniot ma duży wpływ na kształtowanie blachy, co nie tylko zwiększa siłę odkształcenia, ale także ogranicza dalsze odkształcanie wełny. Na przykład, gdy głęboko tłoczona część jest rysowana wiele razy, jest ona generalnie wyżarzana przed kolejnym rysunkiem, aby wyeliminować utwardzenie spowodowane przez poprzedni rysunek. Ale utwardzanie jest czasami korzystne. Na przykład w procesie formowania wydłużenia może zmniejszyć nadmierne lokalne odkształcenie i ujednolicić odkształcenie.

Dla potrzeb praktycznych krzywa naprężenie-odkształcenie musi być wyrażona wzorem matematycznym. Ponieważ jednak krzywe twardnienia różnych materiałów mają różne właściwości, niemożliwe jest ich dokładne wyrażenie za pomocą tego samego wzoru matematycznego. Wyrażenia matematyczne kilku powszechnie stosowanych obecnie krzywych twardnienia są przybliżone. Na przykład wyrażenie liniowe krzywej naprężenie-odkształcenie to σ=σ₀+ Fε

We wzorze przybliżona granica plastyczności σ0 jest jednocześnie punktem przecięcia linii utwardzenia na osi rzędnych;

F – Nachylenie linii prostej utwardzania nazywamy modułem utwardzania, który pokazuje wielkość wytrzymałości materiału na utwardzanie.

Prawo wariancji objętości odkształcenia plastycznego

Praktyka wykazała, że w odkształceniu plastycznym obiektu objętość przed odkształceniem jest równa objętości po odkształceniu. Jest to prawo niezmienności objętości odkształcenia plastycznego metalu. Jest to dla nas podstawa do obliczenia rozmiaru półfabrykatu w procesie deformacji w przyszłości. Wyrażone przez formułę

ε₁+ε₂+ε₃=0

Prawo najmniejszej odporności na odkształcenia plastyczne

Odkształcenie plastyczne niszczy ogólną równowagę metalu i zmusza go do płynięcia. Gdy punkty masy ciała odkształcalnego mogą poruszać się w różnych kierunkach, każdy punkt masy porusza się w kierunku najmniejszego oporu, co jest prawem najmniejszego oporu. Półfabrykat odkształca się w formie, a jego maksymalne odkształcenie będzie w kierunku najmniejszego oporu. Prawo najmniejszego oporu ma bardzo elastyczne i szerokie zastosowanie w procesie tłoczenia, które może właściwie kierować procesem tłoczenia i projektowaniem matryc oraz rozwiązywać problemy jakościowe w rzeczywistej produkcji.

Warunki plastikowe

Tak zwany stan plastyczny polega na tym, że w stanie naprężenia jednokierunkowego, jeśli naprężenie rozciągające lub ściskające osiągnie granicę plastyczności materiału, może ustąpić i wejść w stan plastyczny ze stanu sprężystego. Jednak w przypadku złożonych stanów naprężeń możliwe jest nie tylko oszacowanie, czy punkt ustąpił na podstawie jednego składnika naprężenia, ale także rozważenie całościowego wpływu każdego składnika naprężenia. W złożonym stanie naprężenia, gdy składniki naprężenia są zgodne z pewną zależnością, może to być równoważne granicy plastyczności określonej w jednokierunkowym stanie naprężenia. Aby obiekt wszedł w stan plastyczny ze stanu sprężystego. W tym czasie zależność między składnikami naprężenia nazywana jest stanem plastycznym lub kryterium plastyczności.

Warunki plastyczne należy zweryfikować eksperymentalnie. Istnieją dwa rodzaje warunków plastycznych, które zostały przetestowane i uznane w praktyce: kryterium plastyczności H. Tresca i kryterium plastyczności Von Misesa.

• Kryterium wydajności Kureisgar

W 1864 r. francuski inżynier H. Tresca uważał, że materiał zaczyna ustępować, gdy maksymalne naprężenie ścinające osiągnie określoną wartość, czyli kryterium plastyczności Tresca. Jego matematyczne wyrażenie to

We wzorze σs — granica plastyczności materiału.

• Wytyczne serwisowe von Misesa

W 1913 r. niemiecki uczony Von Mises zaproponował, że w pewnych warunkach deformacji, niezależnie od stanu naprężenia zdeformowanego obiektu, o ile jego trzy główne naprężenia spełniają następujące warunki, materiał zacznie ustępować, to znaczy Missis Dawać

Wtedy jego matematycznym wyrażeniem jest

(σ₁-σ₂)²+(σ₂-σ₃)²+(σ₃-σ₁)²=2σ²_s

Związek między stresem a napięciem

Ciało odkształca się pod wpływem siły, więc musi istnieć pewien związek między stresem a obciążeniem. Gdy obiekt jest odkształcony sprężyście, zależność między naprężeniem a odkształceniem jest liniowa, proces deformacji jest odwracalny, a jego deformacja może zostać przywrócona niezależnie od procesu obciążania obiektu. Związek między naprężeniem a odkształceniem można określić za pomocą uogólnionego prawa Hooke'a. Powiedział. Po wejściu przedmiotu w odkształcenie plastyczne inna jest zależność między jego naprężeniem a odkształceniem. W jednokierunkowym rozciąganiu lub ściskaniu związek między naprężeniem a odkształceniem można przedstawić za pomocą krzywej hartowania. Jednak pod wpływem dwukierunkowego lub trójkierunkowego naprężenia związek między naprężeniem a odkształceniem w strefie odkształcenia jest dość skomplikowany. Badania wykazały, że przy obciążeniu prostym (tylko obciążanie, a nie odciążanie podczas procesu obciążania, a składowe naprężenia rosną w określonej proporcji) w każdym momencie odkształcenia plastycznego występuje następująca zależność między naprężeniem głównym a odkształceniem głównym

We wzorze C — nieujemna stała proporcjonalności;

σ_m— średni stres. W pewnych warunkach C jest związane tylko z właściwościami materiału i stopniem odkształcenia i nie ma nic wspólnego ze stanem naprężenia obiektu, więc wartość C można również uzyskać za pomocą jednoosiowych eksperymentów rozciągania.

Wspomniane wyżej równania fizyczne nazywane są także pełnoilościową teorią odkształceń plastycznych.

Zjawisko utwardzania pracy

Powszechnie stosowane materiały metalowe zwiększają wytrzymałość i twardość podczas odkształcania plastycznego, natomiast zjawisko spadku plastyczności i twardości nazywane jest umocnieniem przez zgniot lub umocnieniem przez zgniot. Utwardzanie przez zgniot ma duży wpływ na wiele procesów tłoczenia. Na przykład zmniejszenie plastyczności ogranicza dalszą deformację półfabrykatu. Często konieczne jest zwiększenie procesu wyżarzania przed kolejnym procesem, aby wyeliminować utwardzenie przez zgniot. Utwardzanie przez pracę ma również pozytywną stronę, taką jak poprawa odporności na miejscową niestabilność i zmarszczki.

Zjawisko zmiękczania ponownego ładowania

Jeżeli materiał zostanie obciążony odwrotnie po odkształceniu plastycznym na zimno, granica plastyczności materiału ulegnie zmniejszeniu. Oznacza to, że odkształcenie plastyczne jest bardziej prawdopodobne przy obciążeniu wstecznym, które jest tak zwanym zjawiskiem zmiękczania pod obciążeniem wstecznym. Zjawisko zmiękczania backloadingowego ma praktyczne znaczenie dla analizy niektórych procesów tłoczenia (np. zginanie przez rozciąganie).

Proszę kliknąć https://www.harslepress.com/więcej informacji o wykrawarce!